(57)【要約】【課題】装置の構成を簡易化し工程数を減少させてコストの低減が可能な太陽電池モジュールのケーブルを接続する装置及び方法を提供する。【解決手段】開口部６を有し太陽電池モジュール１０に接続されたコネクタ１２を吸引する吸込口２、吸込口に吸引されたコネクタを導入する導入部３、コネクタを吸引する吸引ホース５、導入部と吸引ホースの一端とを接続しコネクタに接続子を接続する接続部４、吸引ホースの他端に接続され吸引を行う吸引ポンプ、コネクタに接続された接続子４８に接続され極性を判定する極性判定部８、判定結果に従い接続子と出力端子５３ａ、５３ｂとの接続を切り替えて所望の極性に切り替える極性切替回路部９を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有し、太陽電池モジュールに接続されたコネクタを吸引する吸込口と、
前記吸込口に接続され、前記吸込口に吸引された前記コネクタを導入する導入部と、
前記コネクタを吸引する吸引ホースと、
前記導入部と前記吸引ホースの一端とを接続し、前記導入部に導入された前記コネクタに接続子を接続する接続部と、
前記吸引ホースの他端に接続され、吸引を行う吸引ポンプと、
前記コネクタに接続された前記接続子に接続され、前記太陽電池モジュールから前記コネクタ及び前記接続子を介して出力された信号の極性を判定し判定結果を出力する極性判定部と、
前記判定結果に従い、前記接続子と出力端子との間の接続を切り替えて所望の極性で前記信号を前記出力端子から出力させるための極性切替回路部と、
を備えることを特徴とする太陽電池モジュールのケーブル接続装置。
【請求項２】
前記接続部が、
前記導入部に導入された前記コネクタを所定の方向に移動させることでアライメントを修正するアライメントユニットと、
前記アライメントユニットによりアライメントが修正された前記コネクタを挟持するチャックユニットと、
前記チャックユニットにより挟持された前記コネクタに前記接続子を接続させるため前記接続子を移動させるソレノイドと、
を有することを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールのケーブル接続装置。
【請求項３】
前記アライメントユニットが、
前記コネクタと接触する面に凹部が設けられたアライメント部と、
前記アライメント部を前記所定の方向に移動させるアライメントシリンダと、
を有することを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュールのケーブル接続装置。
【請求項４】
前記接続部と前記吸引ホースとの境界付近に配置され、メッシュ状又は複数の孔が形成されたプレートをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールのケーブル接続装置。
【請求項５】
請求項１記載の太陽電池モジュールのケーブル接続装置を用いて太陽電池モジュールのケーブルを接続する方法であって、
前記太陽電池モジュールに接続された前記コネクタを、前記吸引ポンプの吸引により前記吸込口から吸い込む工程と、
前記吸込口に吸い込まれた前記コネクタを、前記導入部に導入する工程と、
前記導入部に導入された前記コネクタに、前記接続部において、前記接続子を接続する工程と、
前記極性判定部により、前記太陽電池モジュールから前記コネクタ及び前記接続子を介して出力された信号の極性を判定する工程と、
前記極性切替回路部により、前記接続子と出力端子との間の接続を切り替えて所望の極性で前記信号を前記出力端子から出力させる工程を備えることを特徴とする太陽電池モジュールのケーブル接続方法。
【請求項６】
前記コネクタの極性を判定する工程は、前記太陽電池モジュールをランプで照射し、発電により生じた電流を検知することで、前記コネクタの極性を判定することを特徴とする請求項５記載の太陽電池モジュールのケーブル接続方法。
【請求項７】
前記コネクタの極性を判定する工程は、前記太陽電池モジュールが含む保護用ダイオードに所定電圧を印加し、生じた電圧を検知することで、前記コネクタの極性を判定することを特徴とする請求項５記載の太陽電池モジュールのケーブル接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールのケーブルを、例えば測定器等に自動で接続するための装置及び接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然のエネルギを利用した発電システムとして、太陽光発電が普及している。太陽光発電における発電量は、個々の太陽電池モジュールの性能に左右される。このため、その製造工程において太陽電池モジュールの発電量の測定が不可欠である。発電量の測定には、太陽電池モジュールに光を照射し、光電変換効果により生じた電圧と電流を計測する方法が一般に用いられている。
【０００３】
太陽電池モジュールの一般的な構造について、以下に説明する。例えば結晶シリコン太陽電池の場合、図９（ａ）の縦断面図、及び図９（ｂ）の底面図に示されたように、太陽電池セル１９を配線材１８により複数個直列に電気接続したものを並列に接続し、封止材１７、カバーガラス１６、裏面保護用シート２０でパッケージングし、太陽電池モジュール１０の端部に形成した集電極１５から外面に取り付けた端子ボックス１３へ電力取り出し用リード１４を配線し、端子ボックス１３からケーブル１１を介して電力を引き出す構造を有する。
【０００４】
薄膜太陽電池の場合も結晶シリコン太陽電池と同様に、太陽電池の基板上に電極を形成し、電極に接続された端子ボックスからケーブルを介して電力を引き出す構造を有する。
【０００５】
太陽電池モジュールの製造工程に含まれる発電量の測定では、このケーブル１１の端部に接続されたコネクタ１２を測定器側の接続子に接続する必要がある。以前は、このコネクタの接続を手動で行っていた。これに対し、人手によるコストを減らして検査工程の自動化を図るために、以下の特許文献１には太陽電池パネル用のコネクタ接続装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８６７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたコネクタ接続装置によれば、ケーブル側のコネクタを一旦定位置に固定する手段（ハウジングフック）、ケーブル側のコネクタを把持する手段（コネクタクランプ）、検査装置側のコネクタを保持する手段（装着部材）、コネクタクランプと装着部材のいずれかを移動する手段が必要であり、それぞれに対して移動機構を設けなければならない。この結果、装置の構造が複雑化し、これに伴いコネクタ接続の工程数が増加し、コストの増大を招いていた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、装置の構成を簡易化しコネクタ接続に要する工程数を減少させることでコストの低減が可能な、太陽電池モジュールのケーブルを接続する装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による太陽電池モジュールのケーブル接続装置は、
開口部を有し、太陽電池モジュールに接続されたコネクタを吸引する吸込口と、
前記吸込口に接続され、前記吸込口に吸引された前記コネクタを導入する導入部と、
前記コネクタを吸引する吸引ホースと、
前記導入部と前記吸引ホースの一端とを接続し、前記導入部に導入された前記コネクタに接続子を接続する接続部と、
前記吸引ホースの他端に接続され、吸引を行う吸引ポンプと、
前記コネクタに接続された前記接続子に接続され、前記太陽電池モジュールから前記コネクタ及び前記接続子を介して出力された信号の極性を判定し判定結果を出力する極性判定部と、
前記判定結果に従い、前記接続子と出力端子との間の接続を切り替えて所望の極性で前記信号を前記出力端子から出力させるための極性切替回路部と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による太陽電池モジュールのケーブル接続方法は、上記ケーブル接続装置を用いて太陽電池モジュールのケーブルを接続する方法であって、
前記太陽電池モジュールに接続された前記コネクタを、前記吸引ポンプの吸引により前記吸込口から吸い込む工程と、
前記吸込口に吸い込まれた前記コネクタを、前記導入部に導入する工程と、
前記導入部に導入された前記コネクタに、前記接続部において、前記接続子を接続する工程と、
前記極性判定部により、前記太陽電池モジュールから前記コネクタ及び前記接続子を介して出力された信号の極性を判定する工程と、
前記極性切替回路部により、前記接続子と出力端子との間の接続を切り替えて所望の極性で前記信号を前記出力端子から出力させる工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置の構成を簡易化し工程数を減少させて太陽電池モジュールのケーブル接続を自動で行うことにより、コスト低減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態による太陽電池モジュールのケーブル接続装置の外観を示した正面図、平面図及び底面図である。
【図２】同ケーブル接続装置を用いて太陽電池モジュールのケーブルを吸引する工程を示す正面図である。
【図３Ａ】同ケーブル接続装置における接続部の構成及び動作を示す断面図である。
【図３Ｂ】同ケーブル接続装置における接続部の構成及び動作を示す断面図である。
【図４】同ケーブル接続装置における極性判定部及び極性切替回路部の構成を示した回路図である。
【図５】太陽電池モジュール並びに太陽電池モジュールの極性を判定するための測定器を示す説明図。
【図６】太陽電池モジュールと測定器との接続を示す説明図。
【図７】太陽電池モジュールの一方の極性と測定器の検出電圧との関係を示す説明図。
【図８】太陽電池モジュールの他方の極性と測定器の検出電圧との関係を示す説明図。
【図９】太陽電池モジュールの一般的な構成を示す断面図及び底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係わる太陽電池モジュールのケーブル接続装置及び接続方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１４】
図１（ａ）の平面図、図１（ｂ）の正面図、図１（ｃ）の底面図にそれぞれ示されたように、本実施の形態によるケーブル接続装置１は、開口部６を有する吸込口２、導入部３、接続部４、吸引ホース５、図示されていない吸引ポンプを備えている。
【００１５】
吸込口２に、ケーブルを吸引するための開口部６が形成されており、吸込口２にパイプ状の導入部３が接続されている。導入部３と吸引ホース５とが、接続部４を介して接続されている。吸引ポンプは空気を吸い込むためのポンプであり、吸引ホース５に接続されている。
【００１６】
図２（ａ）〜図２（ｄ）に、ケーブル接続装置１が太陽電池モジュールのケーブルを吸引していく工程を順に示す。図２（ａ）に示されたように、ケーブル接続装置１が搬送コンベア７上に配置されている。
【００１７】
図２（ｂ）に示されたように、コネクタ１２上にケーブル接続装置１が重ならない位置まで、太陽電池モジュール１０を載置した搬送コンベア７が矢印Ａの方向に移動する。
【００１８】
図２（ｃ）に示されたように、ケーブル１１の吸引が可能な高さｄまで、ケーブル接続装置１が下降する。ここで、高さｄの値の設定については後述する。
【００１９】
図２（ｄ）に示されたように、さらに搬送コンベア７が矢印Ａの方向に移動すると、コネクタ１２が吸込口２から吸い込まれる。そして、後述するように接続部４においてコネクタ１２と測定器側の接続子が接続される。
【００２０】
ここで接続部４の構造について、図面を用いて詳述する。
【００２１】
接続部４の構成の、上部から見た横断面図を図３Ａ（ａ）に、正面から見た縦断面図を図３Ａ（ｂ）に示す。
【００２２】
接続部４は、アライメント部４２とアライメントシリンダ４３とを含むアライメントユニット４１と、チャック部４５とチャックシリンダ４６とを含むチャックユニット４４と、２組の測定器側の接続子４８を接続したソレノイド４７とを備える。
【００２３】
アライメントユニット４１とチャックユニット４４は、吸引されたコネクタ１２の通り道である導入部３の両側から互いに対向するように配置される。吸引ホース５と導入部３の境目には、金属等から成るメッシュ状のプレート、あるいはパンチングにより複数の孔が形成されたプレート４９が配置されている。これにより、コネクタ１２が導入部３以上に吸引されて吸引ホース５に入ることが防止される。
【００２４】
図３Ａ（ａ）及び図３Ａ（ｂ）には、コネクタ１２が吸引されて導入部３に入った状態が示されている。このときコネクタ１２は、点線で示されたように導入部３において不特定な位置に配置されている。
【００２５】
コネクタ１２が測定器側の接続子４８に接続された状態の、上部から見た横断面図を図３Ｂ（ｃ）に、正面から見た縦断面図を図３Ｂ（ｄ）に示す。
【００２６】
アライメントシリンダ４３の駆動によりアライメント部４２が矢印Ａの方向に移動し、コネクタ１２がチャック部４５側へ押し出される。導入部３の不特定な位置に配置されていた２つのコネクタ１２が、２本のチャック部４５の間に配置される。
【００２７】
尚、図３Ａ（ａ）に示されたように、アライメント部４２の中央部に凹部４２ａを設け、この凹部４２ａの位置でコネクタ１２を押し出すことにより、コネクタ１２がチャック部４５の中央へ配置されるようにしてもよい。また、チャック部４５にセンサを設けてコネクタ１２の有無を検知し、より確実にコネクタ１２を押し出すようにしてもよい。
【００２８】
図３Ｂ（ｃ）及び図３Ｂ（ｄ）に示されたように、チャックシリンダ４６の駆動によりチャック部４５が矢印Ｂの方向に動作し、２つのコネクタ１２がチャック部４５に挟まれて位置が固定される。
【００２９】
２つのコネクタ１２がチャック部４５により固定されると、各々のソレノイド４７が矢印Ｃで示された下方向へ移動し、測定器側の各接続子４８が各コネクタ１２に挿入される。
【００３０】
コネクタ１２と接続子４８が電気的に接続された後、出力の極性判定が行われ判定結果に基づいて適正な極性で出力されるように極性の切り替えが行われる。
【００３１】
図４（ａ）に示されたように、太陽電池モジュールＰＶＭには、直列に接続された複数の太陽電池セル５０に対して並列に、複数の保護ダイオード５１が直列に接続されている。
【００３２】
このような太陽電池モジュールＰＶＭの受光面に、ランプにより微弱な光を照射すると若干の発電が生じる。この発電により生じた電流の検出に基づいて、極性の検知を行ってもよい。
【００３３】
この場合の具体的な構成を図４（ｂ）に示す。太陽電池モジュールＰＶＭに接続されたコネクタ１２が接続子４８ａ、４８ｂに接続され、接続子４８ａ、４８ｂに極性判定部８と極性切替回路部９が相互に並列に接続されている。極性判定部８が有する判定部５２から、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のランプ５４に電流が供給されて太陽電池モジュールＰＶＭに光が照射されると、太陽電池モジュールＰＶＭがコネクタ１２、接続子４８ａ、４８ｂを介して極性判定部８及び極性切替回路部９と通電状態になる。
【００３４】
極性判定部８は、接続子４８ａ、４８ｂの間に抵抗Ｒ、直流電源ＤＣ、電流検出器Ａが直列に接続されている。太陽電池モジュールＰＶＭとコネクタ１２との間の実線又は点線で示された接続状態により、接続子４８ａ、４８ｂの両端子の極性が入れ替わる。極性判定部８において、この接続子４８ａ、４８ｂの両端子の極性に応じて、電流検出器Ａにより電流の有無が検出され、その結果が判定部５２に与えられる。判定部５２は、電流の検出結果に基づいて極性を判定し、極性切替回路部９が有するスイッチ９ａ〜９ｄのオン、オフの切り替えを制御する。即ち、接続子４８ａと出力端子５３ａ、接続子４８ｂと出力端子５３ｂを接続する場合は、スイッチ９ａ及び９ｄをオンし、スイッチ９ｂ及び９ｃはオフする。接続子４８ａと出力端子５３ｂ、接続子４８ｂと出力端子５３ａを接続する場合は、スイッチ９ｂ及び９ｃをオンし、スイッチ９ａ及び９ｂはオフする。
【００３５】
このようにして、極性判定部８により検知されたコネクタ１２の極性に基づいて極性切替回路部９により極性の切り替えが行われ、適正な極性で太陽電池モジュールＰＶＭからの出力が行われ、接続子４８、出力端子５３ａ、５３ｂを介して測定器へ送られる。
【００３６】
あるいは図４（ａ）を用いて上述したように、太陽電池モジュールＰＶＭには太陽電池セル５０に並列に保護ダイオード５１が接続されているため、保護ダイオード５１の向きに基づいて極性を判定してもよい。この場合の極性判定の手法について説明する。
【００３７】
図５（ａ）に、極性が不明な太陽電池モジュールＰＶＭの第１の端子、第２の端子を示し、図５（ｂ）に、このような太陽電池モジュールＰＶＭの極性を判定する測定器６１の構成を示す。測定器６１は、内部に含む電圧により正の端子、負の端子を有し、この間の電圧Ｖを検出する。
【００３８】
図６（ａ）に示されたように、太陽電池モジュールＰＶＭの第１の端子に測定器６１の正の端子を接続し、太陽電池モジュールＰＶＭの第２の端子に測定器６１の負の端子を接続した時に、測定器６１で検出される電圧をＶａとする。
【００３９】
図６（ｂ）に示されたように、太陽電池モジュールＰＶＭの第１の端子に測定器６１の負の端子を接続し、太陽電池モジュールＰＶＭの第２の端子に測定器６１の正の端子を接続した時に、測定器６１で検出される電圧をＶｂとする。
【００４０】
電圧ＶａとＶｂとを比較し、Ｖａ＞Ｖｂである場合の太陽電池モジュールＰＶＭの極性を図７（ａ）に示す。この場合は、太陽電池モジュールＰＶＭにおいて第１の端子が正側、第２の端子が負側の極性を有する。
【００４１】
図７（ｂ）に示されたように、このような極性を有する太陽電池モジュールＰＶＭの第１の端子に測定器６１の正の端子を接続し、第２の端子に測定器６１の負の端子を接続した場合の構成を等価回路で示す。
【００４２】
この場合の電圧Ｖａは、保護ダイオード５１を逆方向にながれる電流Ｉａに抵抗Ｒを乗算した値（Ｖａ＝Ｉａ×Ｒ）で表される。
【００４３】
図７（ｃ）に示されたように、この太陽電池モジュールＰＶＭの第１の端子に測定器６１の負の端子を接続し、第２の端子に測定器６１の正の端子を接続した場合の構成を等価回路で示す。
【００４４】
この場合の電圧Ｖｂは、保護ダイオード５１の順方向降下電圧をダイオード数ｎ（ｎは１以上の整数）で乗算した値（Ｖｂ＝Ｖｆ×ｎ）で表される。
【００４５】
この二つの電圧ＶａとＶｂとを比較した場合には、Ｖａ＞Ｖｂとなる。よって、この場合の太陽電池モジュールＰＶＭは、図７（ａ）に示されたように第１の端子が正側、第２の端子が負側の極性を有することがわかる。
【００４６】
一方、Ｖａ＜Ｖｂである場合の太陽電池モジュールＰＶＭの極性を図８（ａ）に示す。この場合は、太陽電池モジュールＰＶＭにおいて第１の端子が負側、第２の端子が正側の極性を有する。
【００４７】
図８（ｂ）に示されたように、このような極性を有する太陽電池モジュールＰＶＭの第１の端子に測定器６１の正の端子を接続し、第２の端子に測定器６１の負の端子を接続した場合の構成を等価回路で示す。
【００４８】
この場合の電圧Ｖａは、保護ダイオード５１の順方向降下電圧をダイオード数ｎ（ｎは１以上の整数）で乗算した値（Ｖａ＝Ｖｆ×ｎ）で表される。
【００４９】
図８（ｃ）に示されたように、この太陽電池モジュールＰＶＭの第１の端子に測定器６１の負の端子を接続し、第２の端子に測定器６１の正の端子を接続した場合の構成を等価回路で示す。
【００５０】
この場合の電圧Ｖｂは、保護ダイオード５１を逆方向にながれる電流Ｉｂに抵抗Ｒを乗算した値（Ｖｂ＝Ｉｂ×Ｒ）で表される。
【００５１】
この二つの電圧ＶａとＶｂとを比較した場合には、Ｖａ＜Ｖｂとなる。よって、この場合の太陽電池モジュールＰＶＭは、図８（ａ）に示されたように第１の端子が負側、第２の端子が正側の極性を有することがわかる。
【００５２】
このような手順を経て検出された太陽電池モジュールＰＶＭの極性に基づき、コネクタ１２、接続子４８を経て測定器側に正しい出力が送られるように切り替えが行われる。
【００５３】
ところで、吸引可能なコネクタの重量を求める手法として、例えばベルヌーイの定理を用いた計算を用いる手法等がある。一例として、以下のように、吸引ポンプの能力及び図１（ｃ）に示された吸込口２における開口部６の面積に基づいて算出した吸引時の風速と、コネクタの形状と表面積とから算出する手法について説明する。
【００５４】
太陽電池モジュール１０におけるコネクタ１２が設けられた一方の表面と吸込口２の開口部６との隙間の総面積：S１
開口部６の外周長さ：ｌ
隙間（図２（ｃ）における高さｄ）：ｄ
吸引ポンプの能力：Ｘ（ｍ3/ｍｉｎ）
吸引時の風速：Ｖ（ｍ/ｓｅｃ）
とした場合、以下の式（１）、（２）が成立する。
S１＝ｌ×ｄ                                          （１）
Ｖ＝Ｘ÷（S１×６０）                                （２）
さらに、
揚力：Ｌ（Ｎ）
揚力係数：ＣＬ
流体密度：ｐ＝１．２ｋｇ/ｍ3（２０℃）
重力加速度：Ｇ＝９．８ｍ/ｓ２
コネクタの表面積：Ａ
とした場合、ベルヌーイの定理に基づき、以下の式（３）が成り立つ。
【数１】
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この式（３）より、吸引が可能なコネクタの重量Ｌ（Ｎ）を求めることができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態のケーブル接続装置及び方法によれば、簡易な構成の装置を用いて少ない工程により、太陽電池モジュールのケーブルのコネクタを自動で測定器側の接続子に接続し、測定器で発電量の測定を行うことができるので、測定に要するコストを低減することが可能である。
【００５６】
本発明の幾つの実施の形態について説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の技術的範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１  ケーブル接続装置
２  吸込口
３  導入部
４  接続部
５  吸引ホース
６  開口部
７  搬送コンベア
８  極性判定部
９  極性切替回路部
１０  太陽電池モジュール
１１  ケーブル
１２  コネクタ
１３  端子ボックス
１４  電力取り出し用リード
１５  集電極
１６  カバーガラス
１７  封止材
１８  配線材
１９  太陽電池セル
２０  裏面保護用シート
４１  アライメントユニット
４２  アライメント部
４３  アライメントシリンダ
４４  チャックユニット
４５  チャック部
４６  チャックシリンダ
４７  ソレノイド
４８ａ、４８ｂ  接続子
４９  プレート
５０  太陽電池セル
５１  保護ダイオード
５２  判定部
５３ａ、５３ｂ  出力端子
５４  ランプ
６１  測定器
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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